1. GIỚI THIỆU

Mô phỏng lái xe là một công cụ quan trọng trong đào tạo và đánh giá kỹ năng điều khiển phương tiện, cho phép người học tiếp cận các tình huống giao thông thực tế trong môi trường an toàn. Các hệ thống mô phỏng ban đầu được phát triển trong lĩnh vực hàng không nhằm đào tạo phi công và giảm chi phí vận hành, sau đó được mở rộng ứng dụng trong lĩnh vực đào tạo lái xe ô tô.

Trên thế giới, nhiều mô hình mô phỏng lái xe với các mức độ phức tạp khác nhau đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng, từ các hệ thống chuyển động nhiều bậc tự do đến các mô hình đơn giản dựa trên máy tính cá nhân. Các thiết bị này cho phép mô phỏng hành vi lái xe, đánh giá phản xạ và nghiên cứu yếu tố con người trong giao thông mà không gây nguy hiểm cho người học.

Tại Việt Nam, việc ứng dụng mô hình mô phỏng trong đào tạo lái ô tô đã được triển khai tại một số trung tâm đào tạo và sát hạch nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy. Tuy nhiên, nhiều thiết bị hiện nay có chi phí đầu tư và vận hành cao, gây khó khăn cho việc phổ cập rộng rãi. Xuất phát từ thực tế đó, nghiên cứu này hướng đến việc chế tạo một mô hình dạy lái ô tô có chi phí hợp lý, cấu trúc gọn nhẹ nhưng vẫn đảm bảo đầy đủ các chức năng cần thiết theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.

2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DẠY LÁI MÔ PHỎNG

2.1. Yêu cầu thiết kế mô hình

Mô hình dạy lái được thiết kế dựa trên Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 106:2020/BGTVT về thiết bị mô phỏng đào tạo lái xe ô tô. Các yêu cầu cơ bản bao gồm đầy đủ hệ thống điều khiển như vô lăng, bàn đạp ga, phanh, ly hợp, cần số, ghế ngồi, dây an toàn; khả năng mô phỏng các bài thi sa hình; thay đổi điều kiện môi trường và thời tiết; đảm bảo an toàn và tính trực quan cho người sử dụng.

2.2. Hệ thống nhận diện và mô phỏng tầm nhìn người lái

Để nâng cao mức độ chân thực trong quá trình mô phỏng, hệ thống nhận diện chuyển động đầu người lái được tích hợp nhằm điều chỉnh góc nhìn hiển thị. Công nghệ nhận dạng khuôn mặt Face API được sử dụng kết hợp với webcam thông thường, cho phép xác định hướng nhìn của người lái thông qua các góc nghiêng đầu. Giải pháp này có ưu điểm là cấu hình đơn giản, chi phí thấp nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác khi vận hành trong điều kiện ánh sáng phù hợp.

2.3. Hệ thống vô lăng, cần số và bàn đạp

Mô hình sử dụng bộ vô lăng VICTOR 1, bao gồm vô lăng phản hồi lực, cần số chữ H, bàn đạp ga, phanh và ly hợp. Thiết bị này đáp ứng tốt các yêu cầu về kích thước, cảm giác lái và khả năng tương thích với phần mềm mô phỏng. Hệ thống phản hồi lực được thiết kế thông qua motor điện, hộp giảm tốc và cảm biến tốc độ, tạo lực cản khi đánh lái và tự động đưa vô lăng về vị trí trung tâm, giúp người học cảm nhận tương tự như khi điều khiển xe thật.

2.4. Mô phỏng các bài thi sa hình

Nội dung thi sa hình được xây dựng dựa trên 11 bài thi sát hạch lái xe theo quy định hiện hành, bao gồm các tình huống như xuất phát, dừng xe nhường đường, khởi hành ngang dốc, qua đường hẹp, giao lộ có tín hiệu, ghép xe dọc và ghép xe ngang. Các bài thi được mô phỏng chi tiết trong môi trường 3D, giúp người học luyện tập kỹ năng điều khiển và xử lý tình huống trước khi tham gia thi thực tế.

3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ SA HÌNH 3D

Hệ thống mô hình bao gồm bộ xử lý trung tâm là máy tính cá nhân có cấu hình phù hợp để vận hành phần mềm mô phỏng, kết nối với vô lăng, bàn đạp, cần số, camera và các thiết bị ngoại vi. Màn hình hiển thị kích thước 32 inch được sử dụng để trình chiếu hình ảnh 3D của sa hình, kết hợp hệ thống âm thanh nhằm tăng tính chân thực.

Sa hình 3D được thiết kế và chỉnh sửa bằng công cụ SCS Map Editor tích hợp trong phần mềm mô phỏng. Quá trình xây dựng bản đồ bao gồm tạo cấu trúc dữ liệu, chỉnh sửa địa hình, bố trí biển báo và đóng gói thành tệp định dạng SCS để đưa vào hệ thống mô phỏng.

4. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ

Mô hình sau khi hoàn thiện đã được thử nghiệm với sự tham gia của nhóm nghiên cứu và các tình nguyện viên. Kết quả cho thấy hệ thống vận hành ổn định, các thiết bị điều khiển hoạt động chính xác, vô lăng phản hồi lực tốt và hệ thống nhận diện chuyển động đầu hoạt động hiệu quả trong điều kiện ánh sáng phù hợp.

So sánh với các mô hình thương mại hiện có, mô hình nghiên cứu có chi phí sản xuất và vận hành thấp hơn đáng kể, trong khi vẫn đáp ứng được các yêu cầu cơ bản phục vụ tự học và luyện tập kỹ năng lái xe. Điều này cho thấy tính khả thi cao trong việc ứng dụng mô hình tại các trung tâm đào tạo hoặc cho người học cá nhân.

5. KẾT LUẬN

Nghiên cứu đã thiết kế và chế tạo thành công mô hình dạy lái ô tô dựa trên mô phỏng thực tế, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cơ bản theo quy chuẩn quốc gia. Mô hình mang lại cảm giác lái tương đối chân thực, hỗ trợ người học làm quen với các bài thi sa hình, tiết kiệm thời gian và chi phí đào tạo.

Trong tương lai, mô hình có thể được phát triển theo hướng tích hợp công nghệ thực tế ảo, mở rộng thư viện sa hình và kết nối nền tảng điện toán đám mây nhằm nâng cao tính linh hoạt và hiệu quả trong đào tạo lái xe ô tô.